Tese - Andrea C. F. Albuquerque

178 Pages·2016·4.36 MB·English

Universidade Federal do Amazonas
Instituto de Computação
Programa de Pós-Graduação em Informática

Andréa Corrêa Flôres Albuquerque

Um Framework Conceitual para Integrar
Conhecimento Tácito Científico

Manaus
Julho de 2016
Andréa Corrêa Flôres Albuquerque

Um Framework Conceitual para Integrar
Conhecimento Tácito Científico
Tese apresentada ao Curso de Pós-
Graduação em Informática do Instituto de
Computação da Universidade Federal do
Amazonas, como requisito parcial para a
obtenção do grau de Doutor em
Informática.

Orientador: Alberto Nogueira de Castro Júnior, Ph.D.
Co-Orientandor: José Laurindo Campos dos Santos, Ph.D.

Manaus
Julho de 2016
Ficha Catalográfica
Ficha catalográfica elaborada automaticamente de acordo com os dados fornecidos pelo(a) autor(a).
Albuquerque, Andréa Corrêa Flôres
A345u Um framework conceitual para integrar conhecimento tácito
científico / Andréa Corrêa Flôres Albuquerque. 2016
178 f.: il. color; 31 cm.
Orientador: Alberto Nogueira de Castro Júnior
Coorientador: José Laurindo Campos dos Santos
Tese (Doutorado em Informática) - Universidade Federal do
Amazonas.
1. Ontologia. 2. Representação de Conhecimento. 3.
Conhecimento Tácito. 4. Gestão do Conhecimento. 5.
Biodiversidade. I. Castro Júnior, Alberto Nogueira de II.
Universidade Federal do Amazonas III. Título
Universidade Federal do Amazonas
Instituto de Computação
Programa de Pós-Graduação em Informática

FOLHA DE APROVAÇÃO

Um Framework Conceitual para Integrar
Conhecimento Tácito Científico

ANDRÉA CORRÊA FLÔRES ALBUQUERQUE

Tese defendida e aprovada pela banca examinadora constituída por:

Prof. Alberto Nogueira de Castro Júnior, Ph.D. – Orientador
PPGI – IComp - UFAM

Prof. José Laurindo Campos dos Santos, Ph.D. – Co-Orientador
LIS – NBGI - INPA

Prof. Thaís Helena Chaves de Castro, D.Sc.
PPGI – IComp - UFAM

Prof. Edilson Ferneda, Ph.D.
Universidade Católica de Brasília (UCB)

Prof. Fernando William Cruz, D.Sc.
Faculdade de Engenharia, Universidade de Brasília (UnB)

Manaus, Julho de 2016
iv

Ao Nome que está acima de todos os nomes.
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AGRADECIMENTOS

Obrigada à Deus, à minha família, aos doutores envolvidos nesta pesquisa e aos amigos!
Agradecimentos ainda à FAPEAM (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do
Amazonas), concessão 021/2011 062.03101/2012-DO e ao CNPq (Conselho Nacional de
Desenvolvimento Científico e Tecnológico) concessão 486333/2011-6 pelo apoio a esta pesquisa.
Agradecimentos também são devidos ao Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia –
INPA, pela infra-estrutura do Laboratório de Interoperabilidade Semântica, onde esta pesquisa foi
desenvolvida, bem como ao Grupo de Sistemas Inteligentes (GSI), do Instituto de Computação
(IComp)/UFAM, associado ao Programa de Pós-Graduação da Universidade Federal do
Amazonas, e aos muitos colaboradores, dentro e fora deste projeto, que estimularam e permitiram
o desenvolvimento desta abordagem.
v

Um Framework Conceitual para Integrar Conhecimento
Tácito Científico

Andréa Corrêa Flôres Albuquerque

Doutorado em Informática
Universidade Federal do Amazonas

Resumo: Durante o desenvolvimento da OntoBio, uma ontologia formal de biodiversidade,
observou-se que muito do conhecimento do especialista, que não estava contido nas bases de
dados estruturadas e que tornam a ontologia mais expressiva (conhecimento tácito), não era
representado, e com isso ignorado. Evidências empíricas indicam que este conhecimento é
essencial para auxiliar na geração de novos conhecimentos científicos e consequentemente, nos
processos de tomada de decisão. Neste ambiente de intensa conectividade, onde a disponibilidade
de dados é massiva, a utilização de ontologias é uma solução recomendada, por permitir a
aquisição/geração de conhecimento. Questões mais especificas, como a representação do
conhecimento científico tácito, ainda não estão satisfatoriamente elucidadas. Para contribuir com
soluções para tais questões, faz-se necessário investigar aspectos críticos de aquisição e
representação do conhecimento, modelagem e formalização de conhecimento tácito, e considerar
diferentes pontos de vista sobre o domínio. Esta pesquisa propõe um método para agregar
conhecimento tácito à ontologias formais, incorporando semântica e expressividade para apoiar a
geração de conhecimento científico. O método compreende o processo de elicitação e
formalização do conhecimento científico tácito de biodiversidade, e a integração deste
conhecimento à estrutura descrita na OntoBio.

Palavras-Chave: Ontologia, Modelagem de Conhecimento, Representação de Conhecimento,
Conhecimento Tácito, Gestão do Conhecimento, Inteligência Artificial, Biodiversidade.
vi

A Conceptual Framework for Integrating Cientific Tacit
Knowledge

Andréa Corrêa Flôres Albuquerque

Doctorate Degree in Informatics
Universidade Federal do Amazonas

Abstract: During the development of OntoBio, a formal biodiversity ontology, it was observed
that much of the knowledge of the expert, which was not included in the structured databases and
allow ontology to be more expressive (tacit knowledge), was not represented, and thus ignored.
Empirical evidences indicate that this knowledge is essential to help in generating knew scientific
knowledge and consequently in the decision making process. In this highly connected
environment, where data availability is massive, the use of ontologies is a recommended solution
for allowing knowledge acquisition/generation. More specific issues such as representation of
tacit scientific knowledge, are not satisfactorily elucidated. In order to contribute with solutions
for such questions, it is necessary to investigate critical aspects of knowledge representation,
modelling and formalization of tacit knowledge, and also to consider different views on the
domain. This research proposes a method to agregate tacit knowledge to formal ontologies,
incorporating semantic and expressivity to support generation of scientific knowledge. The
method comprises the process of elicitation and formalization of scientific tacit knowledge of
biodiversity, and the integration of this knowledge to the structure described in OntoBio.

Keywords: Ontology, Knowledge Modelling, Knowledge Representation, Tacit Knowledge,
Knowledge Management, Artificial Intelligence, Biodiversity.
SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................................ X

LISTA DE SIGLAS E ABREVIAÇÕES ............................................................................................. XI

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 1
1.1 Contextualização do Problema ......................................................................................... 1
1.2 Motivação e Justificativa ...................................................................................................... 5
1.3 Hipótese e Questões de Pesquisa .................................................................................. 10
1.4 Objetivo .................................................................................................................................. 11
1.5 Abordagem Metodológica ................................................................................................ 11
1.6 Contribuições Científicas ................................................................................................. 12
1.7 Organização da Tese .......................................................................................................... 13

CAPÍTULO 2 – REVISÃO DA LITERATURA E REFERENCIAL TEÓRICO .......................... 15
2.1 Revisão da Literatura ........................................................................................................ 15
2.1.1 Conhecimento ........................................................................................................................................ 17
A - Conhecimento Explícito ......................................................................................................................... 18
B - Conhecimento Tácito .............................................................................................................................. 18
2.1.2 Estudo de Caso ....................................................................................................................................... 19
2.1.3 Biodiversidade ....................................................................................................................................... 20
A Complexidade dos Dados de Biodiversidade e o Conhecimento Tácito do Especialista 21
2.1.4 Gestão do Conhecimento (GC) ......................................................................................................... 22
A - O Conhecimento Científico ................................................................................................................... 24
2.1.5 Aquisição do Conhecimento (AC) ................................................................................................... 25
A - Técnicas de Aquisição de Conhecimento ........................................................................................ 27
B - Elicitação do Conhecimento (EC) ....................................................................................................... 27
2.1.6 Representação do Conhecimento (RC) ........................................................................................ 28
2.1.7 Ontologias ................................................................................................................................................ 30
A - Componentes .............................................................................................................................................. 32
B - Características............................................................................................................................................ 33
C - Classificação ................................................................................................................................................ 33
D - Formalismo ................................................................................................................................................. 34
E - Aplicabilidade ............................................................................................................................................. 34
F - Problemas no Uso de Ontologias ........................................................................................................ 35
2.1.8 OntoBio, uma Ontologia de Domínio de Biodiversidade ...................................................... 36
2.2 Referencial Teórico ............................................................................................................ 38
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2.2.1 Elicitação do Conhecimento ............................................................................................................. 38
A - Elicitação do Conhecimento na Aquisição do Conhecimento ................................................. 40
B - O Especialista e seu Conhecimento ................................................................................................... 43
C - Taxonomia de Métodos para Elicitação de Conhecimento Tácito ........................................ 46
D - Critérios para Seleção de Métodos para Elicitação de Conhecimento................................ 48
E - Entrevista ..................................................................................................................................................... 50
E1- Classificação da Entrevista Segundo sua Estrutura ............................................................ 51
2.2.2 Formalização do Conhecimento ...................................................................................................... 52
A - Esquema Progressivo de Formalização - EPF .............................................................................. 53
A1- Trabalhos Relacionados ao EPF ................................................................................................. 56
2.2.3 Correspondência entre Ontologias ................................................................................................ 57
2.2.4 Evolução de Ontologia ........................................................................................................................ 60

CAPÍTULO 3 – UM FRAMEWORK CONCEITUAL PARA INTEGRAÇÃO DE
CONHECIMENTO CIENTÍFICO .................................................................................................... 62
3.1 Modelagem de Conhecimento: OntoBio para Integração de Dados Biológicos
62
3.2 A OntoBio Revisitada ......................................................................................................... 65
3.3 Framework Conceitual para Integração de Conhecimento ................................... 68
3.4 Vantagens do Uso do Framework Conceitual ............................................................. 71

CAPÍTULO 4 – ELICITAÇÃO DE CONHECIMENTO CIENTÍFICO TÁCITO (E1) .............. 74
4.1 Aplicação de Entrevistas pelo Analista ....................................................................... 74
4.1.1 Resultados da Elicitação: Modelos Mentais ............................................................................... 76
4.1.2 Ferramentas para Geração dos Mapas Conceituais dos MMEs .......................................... 79
4.2 Gestão do Conhecimento Elicitado ............................................................................... 83
4.2.1 Arquitetura para Uso de Repositórios e Bibliotecas Digitais no Framework
Conceitual ................................................................................................................................................................ 86

CAPÍTULO 5 – FORMALIZAÇÃO DO CONHECIMENTO ELICITADO (E2) ....................... 88
5.1 Formalização dos MMEs (E2) .......................................................................................... 88
5.2 Representação dos MMEs em Lógica de Primeira Ordem .................................... 89
5.3 Representação dos MMEs em OntoUML ...................................................................... 92
5.4 Representação dos MMEs em OWL ............................................................................... 93

CAPÍTULO 6 – FLUXO DE COMPOSIÇÃO DO CONHECIMENTO FORMALIZADO (E3),
RECOMENDAÇÕES PARA EVOLUÇÃO DA ONTOLOGIA (E4) E AVALIAÇÃO DAS
RECOMENDAÇÕES PARA EVOLUÇÃO (E5) ............................................................................. 97
6.1 Composição das BCEs e OntoBio (E3) .......................................................................... 97
6.1.1 Correspondência entre Ontologias no Contexto do Framework Conceitual para
Integração de Conhecimento ........................................................................................................................... 97
6.2 Processo de Evolução da OntoBio (E4) ........................................................................ 99
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